Гексанитрогексаазаизовюрцитан (ГНИВ, HNIW, CL-20) — полициклический нитрамин, мощное взрывчатое вещество .

История

Гексанитрогексаазаизовюрцитан был получен в 1987 г. в США в и показал высокие детонационные качества, зарекомендовав себя как мощное взрывчатое вещество . Корпорация Thiokol (США) в 1990 г. разработала опытную установку по получению гексанитрогексаазаизовюрцитана, выдававшую до 200 кг продукта за 1 загрузку.

Физико-химические свойства

Гексанитрогексаазаизовюрцитан представляет собой бесцветное кристаллическое вещество. Нерастворим в холодной воде, малорастворим в этаноле , но хорошо растворяется в ацетоне (94,6 г/100 г при 25°С), ацетонитриле , этилацетате (45,0 г/100 г при 25°С), ледяной уксусной кислоте . Сравнительно химически устойчив, однако легко разлагается гидроксидами , амидами и цианидами щелочных металлов .

Гексанитрогексаазаизовюрцитан при нормальных условиях состоит из пяти устойчивых полиморфных модификаций, которые называются α-, β-, γ-, δ- и ε-формами. Они различаются между собой пространственной ориентацией , типом кристаллической решётки и числом молекул в кристаллической решётке. Эти формы способны переходить друг в друга: β-форма (орторомбическая кристаллическая ячейка) переходит в γ-форму (моноклинная кристаллическая ячейка) при 185°C, которая при нагревании до 230°C меняет свою кристаллическую структуру. α-Форму получают осаждением гексанитрогексаазаизовюрцитана хлороформом из сульфолановых растворов. δ-Форма является лабильной и существует только в условиях высокого давления. Наиболее плотной структурой и самой высокой термической устойчивостью обладает ε-форма.

Получение

Синтез гексанитрогексаазаизовюрцитана является многостадийным процессом. На первых стадиях синтеза получают каркас молекулы конденсацией глиоксаля с производными по следующей схеме:

На следующей стадии полученное вещество подвергается . В качестве нитрующих веществ используются в растворе сульфолана , тетраоксид азота N ₂ O ₄ , смесь серной и азотной кислот, смесь азотной кислоты и нитрата аммония . Реакция нитролиза протекает по сложному механизму. При этом кроме целевого продукта образуется большое количество промежуточных нитропроизводных гексанитрогексаазаизовюрцитана. Высокий выход целевого продукта достигается при выдерживании реакционной смеси в течение 7-14 ч. при температуре 115—120 °C.

Наиболее плотную ε-форму гексанитрогексаазаизовюрцитана получают осадительной или испарительной кристаллизацией. При осадительной кристаллизации к растворам гексанитрогексаазаизовюрцитана в этилацетате или ацетоне прибавляют алифатические или ароматические углеводороды, в которых растворимость вещества невелика. При испарительной кристаллизацией используют смесь летучего растворителя, в котором гексанитрогексаазаизовюрцитан растворяется хорошо (ацетон, этилацетат, , метилацетат , тетрагидрофуран , ацетонитрил, метилэтилкетон ) и менее летучего растворителя, в котором гексанитрогексаазаизовюрцитан растворим плохо ( толуол , 1,2-дихлорэтан , ксилол ). Отгонка летучего растворителя приводит к постепенному выпадению ε-формы, при этом варьированием условия кристаллизации можно достичь образования частиц ε-формы различного размера и постоянного гранулометрического состава.

Применение

Гексанитрогексаазаизовюрцитан более эффективен, чем октоген : его скорость детонации и плотность выше (9660 м/с и 2,044 г/см ³ против 9100 м/с и 1,84 г/см ³ соответственно).

Гексанитрогексаазаизовюрцитан может использоваться как мощное взрывчатое вещество, однако его применению препятствует высокая цена в 1300 долларов за килограмм вследствие небольших объёмов производства, а также низкая устойчивость к удару. У смесей гексанитрогексаазаизовюрцитана с пластификаторами одновременно с повышением устойчивости снижается эффективность.

Смесь гексанитрогексаазаизовюрцитана и октогена в соотношении 2:1, предложенная американским профессором Адамом Матцгером ( англ. Adam Matzger ) обладает высокой стабильностью, большой плотностью и высокой скоростью детонации (9480 м/с).

Примечания

Ссылки

• (рус.) . Exploder. Дата обращения: 14 сентября 2013. Архивировано из 3 октября 2016 года.
• (рус.) . km.ru (1 октября 2012). Дата обращения: 14 сентября 2013. 6 ноября 2012 года.
• (рус.) . Популярная механика (24 сентября 2012). Дата обращения: 14 сентября 2013. Архивировано из 16 августа 2013 года.

Литература

• С. В. Сысолятин, А. А. Лобанова, Ю. Т. Черникова, Г. В. Сакович. Методы синтеза и свойства гексанитрогексаазаизовюрцитана (рус.) // Успехи химии . — Российская академия наук , 2005. — Т. 74 , № 8 . — С. 830—838 .